智能渦街流量(liang)計工作原理與(yu)結構
1. 工作原理(li)
　　智能渦街流量(liang)計是在流體中(zhong)設置旋渦發生(shēng)體（阻流體），從旋(xuan)渦發生🈲體兩側(cè)交替地産生有(you)規則的旋渦，這(zhè)種旋渦稱爲卡(kǎ)曼渦街🔞，如圖1所(suǒ)示🔞。旋渦💚列在旋(xuan)渦發生體下遊(you)非對稱地排列(liè)。設旋渦的發生(shēng)頻率爲f，被測介(jie)質來流😍的平均(jun1)速度爲U，旋渦發(fa)生體迎面寬度(du)爲d，表體通徑🤩爲(wèi)D，根據卡曼渦街(jiē)原理，有如下關(guan)系式
f=SrU1/d=SrU/md （1）
式中U1--旋渦(wo)發生體兩側平(píng)均流速，m/s；
Sr--斯特勞(láo)哈爾數；
m--旋渦發(fa)生體兩側弓形(xing)面積與管道橫(heng)截面面積之比(bǐ)

管道内體積流(liu)量qv爲
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)
式中 K--流量(liàng)計的儀表系數(shù)，脈沖數/m3（P/m3）。
　　K除與旋(xuan)渦發生體、管道(dào)的幾何尺寸有(you)關外，還與斯特(tè)勞哈爾數有關(guan)。斯特勞哈爾數(shu)爲無量綱參數(shù)，它🈲與旋渦發生(shēng)體🆚形狀及雷🏃諾(nuo)數有關，圖2所示(shi)爲圓柱狀旋渦(wō)發生體的斯特(tè)勞哈爾數與管(guan)道雷諾數的關(guān)系圖。由圖可見(jiàn)，在ReD=2×104～7×106範圍内，Sr可視(shì)爲常數，這是儀(yí)表🥰正常工作範(fàn)圍。當測量氣體(tǐ)流量時，VSF的🍉流量(liàng)計算式爲

　　圖2 斯(sī)特勞哈爾數與(yǔ)雷諾數關系曲(qu)線式中 qVn，qV--分别爲(wei)标準狀态下🈲（0oC或(huò)20oC，101.325kPa）和工況下的體(tǐ)積流量，m3/h；
Pn，P--分别爲(wèi)标準狀态下和(he)工況下的絕對(dui)壓力，Pa；
Tn，T--分别爲标(biao)準狀态下和工(gong)況下的熱力學(xué)溫度，K；
Zn，Z--分别爲标(biao)準狀态下和工(gōng)況下氣體壓縮(suō)系數。
　　由上式可(ke)見，VSF輸出的脈沖(chong)頻率信号不受(shou)流體物性和組(zǔ)分變化的影響(xiang)，即儀表系數在(zài)一定雷諾數範(fan)圍内🔆僅與💃🏻旋渦(wo)發生體及管道(dào)的形狀尺寸等(deng)有關。但是作爲(wèi)流量計在物料(liao)平衡及能源計(jì)量中需檢測質(zhì)量流量，這時流(liu)量計的輸出信(xin)号應同時監測(ce)⛹🏻‍♀️體積流量和流(liú)體密度，流體物(wu)性和組分對流(liú)量計量還是有(you)直接影響的。
2. 結(jié)構
　　VSF由傳感器和(hé)轉換器兩部分(fèn)組成，如圖3所示(shi)。傳感器包括旋(xuán)👌渦發生體（阻流(liu)體）、檢測元件、儀(yi)表表體等；轉換(huan)器包括前置放(fàng)大器、濾波整形(xíng)電路、D／A轉換電路(lù)、輸📞出接口😘電路(lù)、端子、支架和防(fáng)護罩等。近年來(lái)智能式流量計(ji)還把微處理器(qì)、顯示通訊及其(qi)他功能模塊亦(yì)裝在轉換器内(nèi)。

圖3 渦(wo)街流量計
（1）旋渦(wō)發生體
　　旋渦發(fā)生體是檢測器(qì)的主要部件，它(tā)與儀表的流量(liàng)特✊性🏒（儀表👨‍❤️‍👨系數(shu)、線性度、範圍度(dù)等）和阻力特性(xìng)（壓力損失）密😘切(qiē)相關，對💛它的😄要(yao)求如下。
1） 能控制(zhì)旋渦在旋渦發(fā)生體軸線方向(xiàng)上同步分離；
2） 在(zai)較寬的雷諾數(shù)範圍内，有穩定(dìng)的旋渦分離點(diǎn)，保持㊙️恒定的斯(si)特勞哈爾數；
3） 能(néng)産生強烈的渦(wō)街，信号的信噪(zao)比高；
4） 形狀和結(jié)構簡單，便于加(jiā)工和幾何參數(shu)标準化，以及各(gè)種檢🥵測♍元件的(de)安裝和組合；
5） 材(cai)質應滿足流體(tǐ)性質的要求，耐(nài)腐蝕，耐磨蝕，耐(nài)溫🐆度變✨化；
6） 固有(yǒu)頻率在渦街信(xìn)号的頻帶外。
　　已(yi)經開發出形狀(zhuang)繁多的旋渦發(fa)生體，它可分爲(wei)單👨‍❤️‍👨旋渦發生體(tǐ)😄和多旋渦發生(sheng)體兩類，如圖4所(suo)示。單旋渦發生(shēng)體的基本形有(yǒu)圓柱、矩形柱和(hé)三角柱，其他形(xíng)狀皆🌍爲這些基(jī)本形㊙️的變形。三(sān)角柱形旋渦發(fa)生體是應用最(zui)廣泛的一種，如(rú)圖5所示。圖中D爲(wei)儀表口徑。爲提(ti)高渦街強度和(he)穩定性，可采用(yòng)多旋渦發生體(ti)，不過它的應用(yòng)并不普遍。

⑵智能(neng)渦街流量計檢(jian)測元件
流量計(jì)檢測旋渦信号(hao)有5種方式。
1） 用設(she)置在旋渦發生(shēng)體内的檢測元(yuan)件直接檢測發(fā)生體兩側差壓(yā)；
2） 旋渦發生體上(shang)開設導壓孔，在(zai)導壓孔中安裝(zhuang)檢測元🐕件檢測(cè)發生體兩側差(chà)壓；
3） 檢測旋渦發(fā)生體周圍交變(bian)環流；
4） 檢測旋渦(wō)發生體背面交(jiāo)變差壓；
5） 檢測尾(wei)流中旋渦列。
　　根(gen)據這5種檢測方(fang)式，采用不同的(de)檢測技術（熱敏(mǐn)、超聲、應力✏️、應變(bian)、電容、電磁、光電(dian)、光纖等）可以構(gou)成不同類型的(de)VSF，如表1所示。 表🥵1 旋(xuán)渦發生體和檢(jiǎn)測方式一覽表(biao)

⑶ 轉換器
　　檢測元(yuán)件把渦街信号(hao)轉換成電信号(hào)，該信号既微弱(ruo)又含有不🈲同成(cheng)分的噪聲，必須(xu)進行放大、濾波(bo)、整🚶形等處理才(cái)能得出與流量(liàng)成比例的脈沖(chong)信号。
轉換器原(yuan)理框圖如圖6所(suo)示。

圖6 轉換器原(yuán)理框圖⑷ 儀表表(biao)體
儀表表體可(ke)分爲夾持型和(hé)法蘭型，如圖7所(suǒ)示。
　　智能渦街流(liu)量計主要存在(zài)的問題 主要有(yǒu)：①指示長期不準(zhun)；②始終無指示；③指(zhi)示大範圍波動(dòng)，無法讀數；④指示(shì)不🌈回零✉️；⑤小流量(liàng)時無指示；⑧大流(liú)量時指示還可(ke)以⭐，小流量時指(zhǐ)示不準；⑦流量變(bian)化👌時指示變化(huà)跟不上；⑧儀表K系(xì)數‼️無法确定，多(duō)處資料均不一(yī)緻。
分析及解決(jue)方法
總結引起(qi)這些問題的主(zhu)要原因，主要涉(she)及到以下♈方面(miàn)✊：
1、選型方面的問(wèn)題。有些渦街傳(chuán)感器在口徑選(xuǎn)型上或者在設(she)🛀🏻計🚶‍♀️選型之後由(you)于工藝條件變(bian)動，使得選擇大(da)🍉了―個規格⭐，實際(jì)選型應選擇盡(jìn)可能小的口徑(jing)，以提高測量精(jing)度，這方⛷️面的原(yuán)因主要同問題(ti)①、③、⑥有關。比如，一條(tiao)渦街管線設計(ji)上供幾個設備(bèi)✌️使用，由于🐆工藝(yi)部分設備有時(shi)候不使用，造成(chéng)目前實際使用(yòng)🈲流量減小，實際(ji)使用造成原設(shè)計選型口徑過(guo)大，相當于提高(gāo)了可測的流量(liang)下限，工藝管道(dào)小流量時指🥵示(shì)無法保證，流量(liang)大時還可以使(shǐ)用🈚，因爲如果要(yào)重新改造有時(shi)候難度🧑🏽‍🤝‍🧑🏻太大．工(gōng)藝條件的變動(dòng)隻是🌂臨時的。可(kě)結合參數的重(zhong)新整定以提高(gao)指示正确🔆率。
2、安(an)裝方面的問題(tí)。主要是傳感器(qì)前面的直管段(duan)長度不夠，影響(xiǎng)測量精度，這方(fang)面的原因主要(yao)同問題①有關。比(bi)如：傳感器前面(miàn)直🌂管段明顯不(bu)足，由于FIC203不用🏃‍♀️于(yú)計量，僅僅用🈲于(yú)控制👉，故目前的(de)精度可以使用(yong)相當于降級使(shi)用。
3、參數整定方(fāng)向的原因。由于(yú)參數錯誤，導緻(zhi)儀表指示有誤(wu)．參數⚽錯誤使得(de)二次儀表滿度(dù)頻率計算錯誤(wù)，這方面的原因(yin)主要同問題①、③有(yǒu)關。滿度頻率相(xiàng)差🤞不多的使得(de)指示長期不準(zhǔn)，實際滿度⭕頻率(lü)大幹計算的滿(mǎn)度頻率的使得(de)指示大範圍波(bo)動，無法讀數，而(er)資料上參🥵數的(de)不一緻性又影(ying)響了參數的最(zuì)終确定，最終通(tong)👌過重新标定結(jie)合相互比較确(que)定了參數，解決(jué)了這一問題。
4、二(er)次儀表故障。這(zhe)部分故障較多(duō)，包括：一次儀表(biao)電路闆有斷線(xiàn)之處，量程設定(ding)有個别位顯示(shi)壞，K系數設定🈲有(you)個别位顯示壞(huài)，使得無法确定(ding)量程設定以及(ji)K系數設定，這部(bù)分原因主要向(xiàng)問題①、②有關。通過(guo)修複相應的🧡故(gu)障，問題得以解(jiě)決。
5、四路線路連(lian)接問題。部分回(huí)路表面上看線(xian)路連接很好，仔(zai)🔞細檢查，有的接(jiē)頭實際已松動(dòng)造成回路中斷(duàn)，有的接⛹🏻‍♀️頭雖連(lian)接很緊但由于(yú)副線問題緊固(gu)螺釘卻緊固在(zài)了🏒線皮上，也使(shi)得回路中斷，這(zhe)部分原因主要(yao)同問題②有關📱。
6、二(èr)次儀表與後續(xu)儀表的連接問(wèn)題。由于後續儀(yí)表的問題或者(zhě)由于後續儀表(biao)的檢修，使得二(er)次儀表的mA輸出(chu)回路中斷，對于(yu)這類型的二次(ci)儀表來說，這部(bu)分原因主要同(tong)問題②有關。尤其(qi)是對于後續的(de)記錄儀，在記錄(lù)儀長期♉損壞無(wú)法修複的情況(kuàng)下，一定要注意(yi)短接二次儀表(biǎo)的輸出。
7、由于二(er)次儀表平軸電(diàn)纜故障造成回(hui)路始終無指示(shì)。由于🏃‍♂️長期💜運行(hang)，再加上受到灰(hui)塵的影響，造成(chéng)平軸電纜故障(zhàng)，通過清洗或者(zhě)更換平軸電線(xiàn)，問題得以解決(jue)。
8、對于問題⑦主要(yào)是由于二次儀(yí)表顯示表頭線(xiàn)圈固定螺絲♊松(sōng)😍，造成表頭下沉(chen)，指針與表殼摩(mó)擦大，動作不靈(ling)，通過調整表頭(tou)🏃🏻‍♂️并重新固定，問(wen)題相應解決。
9、使(shi)用環境問題。尤(yóu)其是安裝在地(dì)井中的傳感器(qi)部分，由于環境(jing)濕度大，造成線(xiàn)路闆受潮，這部(bù)分原因主要同(tong)問題①、②有關。通過(guo)相應的技改措(cuo)施，對部分環境(jìng)濕度🏃大的傳感(gǎn)器重新作了把(ba)探頭部分與轉(zhuan)換部分分離處(chù)理，改用💋了分離(li)型傳感器，故善(shàn)了工作環境，日(ri)前這部分儀表(biao)運⭕行良好。
10、由于(yú)現場調校不好(hǎo)，或者由于調校(xiao)之後的實際情(qing)況的再💋變動🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。由(you)于現場振動噪(zào)聲平衡調整以(yǐ)及靈敏度✍️調整(zhěng)不好．或者由于(yú)調整之後運行(hang)一段時間之後(hou)現場情況的再(zài)變動，造成指示(shì)問題、這部分原(yuán)因主要同問題(tí)④、⑤有關💘。使用示波(bo)器，加上結合工(gong)藝運行情況，重(zhòng)新調整。

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